[发明专利]一种基于特征点在线动态标定的单目视觉车辆定位方法

权利要求书

1.一种基于特征点在线动态标定的单目视觉车辆定位方法，其特征在于包括以下步骤：

1)搭载相机的车辆为后车，后车在行驶过程中，在相机的图像中发现欲定位的车辆，该车辆即为前车；为定位前车，连续采集前车图像序列，建立空间模型及坐标系；

2)在平直道路上，首先对每一帧图像进行分析，识别前车特征点并记录其特征属性，同时初步估计这些特征点在空间中的位置；

所述步骤2)中，具体过程包括以下步骤：

2.1)针对每一帧图像，采用深度学习方法获取前车的外接矩形框；

2.2)采用图像特征点提取方法，对图像中前车外接矩形框内的所有特征点进行提取，并记录其特征点属性，第i个特征点在二维直角坐标系O_i-UV中的位置表示为

2.3)建立空间位置关系，通过标定的车辆高度h_c，相机焦距f，光轴在图像上的投影(u₀,v₀)，外界矩形下边缘在二维直角坐标系O_i-UV中V方向的位置v₂，计算相机与前车的距离d：

2.4)通过标定的车辆高度h_c，相机焦距f，光轴在图像上的投影(u₀,v₀)，与计算出的距离d，初步估计各特征点在空间坐标系O-X₀Y₀Z₀中的位置如下：

3)根据连续多个时刻获取的车辆特征点匹配与分析，获得其中用于标定的特征点库；

4)获得标定特征点库后，需要获得其中每个特征点的标定后空间位置；

5)完成特征点标定后，将标定信息用于颠簸道路与坡道的前车定位，建立空间关系，完成在颠簸路面与坡道上的车辆定位。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，空间模型及坐标系建立过程步骤如下：

1.1)建立空间坐标系O-X₀Y₀Z₀：坐标系固定在前车上，跟随前车运动，坐标系原点位于前车尾部两个轮胎与地面接触的中心点连线的中点，X轴方向沿车辆后轮速度方向，以米为单位；

1.2)建立二维直角坐标系O_i-UV和三维直角坐标系O'-X'Y'Z'，二维直角坐标系以图像左上角为原点，向右为U轴正方向，向下为V轴正方向，三维直角坐标系以相机镜头中心为原点，二者均以像素为单位；

1.3)由于相机与后车固连，通过求解相机在空间坐标系O-X₀Y₀Z₀中的位置，以及相机与后车的相对位置关系，定位后车位置，据此得到前后两车的相对位置关系，即完成前车定位。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3)中，具体过程包括以下步骤：

3.1)根据各图像中的特征点属性，使用SIFT中特征点匹配算法，将各图像中特征点进行匹配，得到任意特征点以及与其匹配的特征点的集合；

3.2)建立特征点库；

3.3)建立特征点库中每个点在不同时刻的空间位置序列；

3.4)定义计算特征点空间分布相似度的函数其中与为特征点库中第i和第j个特征点的空间分布；

3.5)将特征点库根据空间分布的相似性进行分类，空间分布具有相似关系的所有特征点为一类，在这些类中，选出具有特征点最多的那一类，则该类即为标定特征点库。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤3.2)中，该特征点库具备如下特征：

a)库中的特征点之间无法匹配；

b)图像序列中的每个特征点均能找到特征点库中的点与之匹配；

c)库中每个特征点均能找到至少两张图像存在与之匹配的特征点。